Composição química

A composição semiquantitativa por XRF realizada na UFMG para as amostras ácidas e básicas é apresentada na Tabela V.2. As curvas que deram origem a essas duas tabelas encontram-se apresentadas no Anexo 1.

Primeiramente, tem-se que não houve diferença relevante nas análises das amostras ácidas ou neutras quando consideradas diferentes faixas granulométricas, logo a composição é praticamente idêntica nas duas faixas de tamanho analisadas.

Com relação às amostras ácidas, tem-se que Al, Mn e O são os elementos encontrados em maior proporção. Os elementos com teor médio são Si, Fe e Ti, enquanto outros elementos foram identificados em menor proporção ou traços. Já para as amostras neutras, os elementos majoritários são também Al, Mn e O, acrescidos do Si. Os elementos com teor médio são Fe, Ca e Mg, enquanto outros elementos foram identificados em menor proporção ou traços.

De uma maneira geral, a composição química das ESAS pode variar de forma considerável, pois depende da composição dos óxidos definida na elaboração do fluxo. Em outras palavras, pode-se esperar variações mesmo entre amostras de uma mesma classe, se ácida, neutra ou básica. Mesmo assim, a composição química qualitativa encontrada para as amostras ácidas e neutras analisadas neste estudo corroboram a informação encontrada na literatura (VIANA et al., 2006), apesar de alguma variação nos teores qualitativos de Ca e Mg. Comparando-se os teores de Al e Ti nas amostras

pesquisadas com aquelas avaliadas por VIANA et al. (2006), verifica-se que há uma concordância qualitativa nos resultados encontrados nos dois estudos, ou seja, elevado teor de Al nas escórias ácida e neutra e teor de Ti relativamente maior na escória ácida que na neutra. Pode-se afirmar, ainda, que a presença de oxigênio nas duas amostras de escórias pode indicar que as espécies metálicas encontram-se presentes no material analisado sob a forma de óxidos.

Tabela V.2: Análise semiquantitativa das ESAS ácidas e neutras por XRF (UFMG). Teor qualitativo Elementos presentes nas

amostras ácidas 01 e 02

Elementos presentes nas amostras neutras 01 e 02

Elevado Mn, Al, O Mn, Al, Si, O

Médio Si, Fe, Ti Fe, Ca, Mg

Baixo Ca, Mg, Zr Ti, Zr

Pequeno (traços) Ni, K, Cr, Ce, Ba, Na,Nb, S, F, P, Cl

Ni, K, Cr, Ce, S, Ba, Na, Nb, Li, F

Na Tabela V.3, é apresentado o resultado da análise quantitativa das amostras ácidas e neutras, obtida por XRF e realizada na ESAB Ind. e Com. Novamente, para as escórias ácidas e neutras, não se verificaram diferenças relevantes para as duas faixas granulométricas analisadas, corroborando a análise qualitativa discutida anteriormente.

Com relação à composição das amostras, verifica-se que a quantidade de Al e Ti nas amostras ácidas é de aproximadamente 26% e 11%, respectivamente, enquanto que, nas escórias neutras, é de aproximadamente 20% e somente 0,8%. Outros elementos presentes com teores superiores a 5% nas amostras ácidas são MnO (23%), SiO2 (11%),

Fe2O3 (10%) e CaO (6%), enquanto que os demais constituintes representam em torno

de 12%; para as amostras neutras, os elementos presentes com teores acima de 5% são SiO2 (24%), MgO (23%), CaO (14%) e MnO (5%); os demais representam cerca de

15%.

Comparando-se os resultados das análises XRF semiquantitativos com os XRF quantitativos, pode-se dizer que eles são similares para quase todos os elementos, exceto o Mn na amostra neutra, que aparece na análise semiquantitativa como elemento de elevado teor e na análise quantitativa como elemento de teor médio ou baixo.

Tabela V.3: Análise quantitativa das ESAS obtida por XRF (ESAB).

Elementos Ácida 01 (%) Ácida 02 (%) Neutra 01 (%) Neutra 02 (%) Al2O3 / Al 25,75 / 13,63 26,00 / 13,76 19,98 / 10,58 19,59 / 10,37 MnO / Mn 23,26 / 18,01 22,58 / 17,48 5,29 / 4,09 5,39 / 4,18 SiO2 11,02 11,76 23,63 23,44 TiO2 /Ti 10,99 / 9,51 10,98 / 9,49 0,75 / 0,45 0,78 / 0,47 Fe2O3 / Fe 9,88 / 3,46 10,14 / 3,55 3,76 / 1,31 4,01 / 1,40 CaO 6,29 6,88 13,48 13,66 Na2O 2,46 2,55 3,78 3,79 ZrO2 2,23 2,17 0,65 0,62 MgO 2,04 2,16 22,54 22,68 V2O5 1,62 - - - K2O 0,72 0,80 0,57 - F 1,78 1,55 4,88 4,82 Outros 1,98 2,44 0,70 1,23

A composição química dessas mesmas amostras foi avaliada também pelo método ICP-EOS no laboratório de análises químicas da UFMG. Os resultados mostrados na Tabela V.4 igualmente permitem concluir que não há diferença relevante na composição das escórias ácida e neutra nas diferentes faixas granulométricas analisadas. Porém, comparando-se esses valores com aqueles mostrados na Tabela V.3, verifica-se alguma concordância somente no teor de Ti para as amostras ácidas e nos teores de Al e Mn para as amostras neutras.

A concentração de alumínio e titânio também foi avaliada por AAS no laboratório

de análises químicas da Universidade Técnica de Košice. Os valores encontrados foram

14,1% e 8,25%, para o Al, e 15,35% e 1,10% para o Ti nas amostras ácida 02 e neutra 02, respectivamente. Comparando-se esses valores com os do XRF quantitativo para as amostras ácidas, os teores de Ti foram maiores que os encontrados anteriormente, enquanto que o teor de Al não apresentou diferenças relevantes. Essa variação ocorre em função da diferença entre as técnicas utilizadas e do erro associado a cada uma de acordo com a metodologia empregada e suas limitações. Por exemplo, a fluorescência avalia as porcentagens da composição química em função da área ocupada pelos

elementos na superfície da pastilha. Já os métodos AAS e ICP possuem faixas específicas de detecção para cada elemento, além de serem dependentes das etapas de fusão e de solubilização das amostras.

Tabela V.4: Composição química das amostras obtida por ICP-EOS (DEMET/UFMG). Elemento Ácida 01 (%) Ácida 02 (%) Neutra 01 (%) Neutra 02 (%)

Al 22,92 24,90 13,95 13,79

Ti 9,52 9,18 3,72 3,96

Fe 14,40 12,97 8,38 7,60

Mn 13,06 13,01 5,15 4,96

Um comparativo entre os teores obtidos para Al, Ti, Fe e Mn pelas diferentes técnicas analíticas testadas no presente estudo é mostrado na Tabela V.5 (Como não houve diferença relevante entre os valores analisados nas diferentes granulometrias, esses foram usados no cálculo dos teores médios, incluindo os respectivos desvios- padrão). Verifica-se que, como houve maior concordância entre os valores obtidos mediante as análises de XRF (as concordâncias estão marcadas em cinza na Tabela V.5), decidiu-se utilizar como referência neste trabalho, para efeito de cálculo, os valores obtidos por essa técnica.

Tabela V.5: Composição química comparativa das análises realizadas por diferentes métodos analíticos.

XRF ICP-EOS AAS

Elemento Ácida Neutra Ácida Neutra Ácida Neutra

Al 13,70 10,48 24,00 13,87 14,10 8,25

Ti 9,50 0,46 9,35 3,84 15,35 1,10

Fe 3,50 1,36 14,00 8,00 - -

Mn 17,10 4,14 13,04 5,06 - -

Comparando-se os resultados mostrados na Tabela V.3 com aqueles obtidos por VIANA et al. (2006) (ver Tabela III.1), verifica-se que as escórias ácidas e neutras analisadas no presente trabalho possuem menores teores de alumínio. O teor de titânio, porém, encontra-se bastante próximo. Contudo, diferenças consideráveis também foram

evidenciadas nos teores de Mn, Mg, Si, Fe e Ca, elementos identificados na análise semiquantitativa por XRF, como sendo aqueles presentes em maior e média quantidade no resíduo, indicando que a composição dessas escórias é muito variável, mesmo para escórias do mesmo grupo (de acordo com índice de basicidade). Como comentado anteriormente, tal diferença na composição das escórias decorre da composição do fluxo de soldagem adotado no processo e, também, do tipo de arame utilizado no processo de soldagem. Entretanto, essa variação na composição química para um mesmo tipo de ESAS não inviabiliza o processo de recuperação proposto.